銫-137你了解多少

李國(guó)平 羅孝如

2021年11月，一批從境外進(jìn)口的樟子松板材在上海洋山港卸載。貨物在通過(guò)洋山海關(guān)關(guān)卡時(shí)，觸發(fā)核輻射警報(bào)。海關(guān)人員隨即對(duì)板材進(jìn)行放射性檢測(cè)，儀器檢測(cè)結(jié)果為人工核素銫-137。樣品送至實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，其銫-137的放射性活度超過(guò)了國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。上海海關(guān)判定該批貨物屬于被放射性污染的物品，并于11月30日依法將199.5噸被放射性污染的樟子松板材退運(yùn)出境。

那么，銫-137究竟是一種什么樣的物質(zhì)？它是如何產(chǎn)生的？有哪些用途？對(duì)人類(lèi)有哪些危害？我們又該如何防護(hù)呢？

銫-137的物理化學(xué)性質(zhì)是什么

銫是一種極為活潑的堿金屬元素。在已知的100多個(gè)元素中，其電負(fù)性較小，即失電子并形成陽(yáng)離子的能力是非常強(qiáng)的，在光照射下易放出電子。該元素溶于液氨，并與之反應(yīng)生成氨基化合物和氫氣，遇水發(fā)生爆炸反應(yīng)；在空氣中燃燒，主要產(chǎn)物是超氧化銫；能與磷、鹵素和硫等直接反應(yīng)生成相應(yīng)的二元化合物；與醇類(lèi)反應(yīng)生成醇鹽及氫氣。銫-137是質(zhì)量數(shù)為137的銫的放射性核素。符號(hào)為Cs-137，半衰期為30.174年。137Cs的衰變過(guò)程是β-衰變，衰變過(guò)程中發(fā)射兩種β-粒子，最大衰變所釋放的能量分別為0.512兆電子伏和1.17兆電子伏。

它是如何產(chǎn)生的

銫-137的來(lái)源主要有以下三種：一是原子彈、氫彈等核武器試驗(yàn)；二是核武器制造過(guò)程中所產(chǎn)生的放射性廢液；三是核燃料后處理廠的放射性廢液和核電站核反應(yīng)堆的放射性廢物等。因此，環(huán)境中的銫-137主要來(lái)自：一是在大氣層核試驗(yàn)時(shí)，核彈爆炸所釋放產(chǎn)生的放射性落下灰；二是核電站發(fā)生爆炸事故，向大氣釋放的放射性銫-137隨氣流運(yùn)動(dòng)逐漸降落到地表。2011年，日本福島核事故發(fā)生后，放射性物質(zhì)隨著洋流向其他海域擴(kuò)散。2017年，在太平洋白令海和北冰洋楚科奇海檢測(cè)出福島核事故泄漏的銫-137。

主要用途有哪些

銫-137是一種常用的γ放射源，可用于校對(duì)醫(yī)治癌癥的放射治療設(shè)備，也可以用于校對(duì)用來(lái)監(jiān)測(cè)放射治療人員及病人所接受的輻射水平的輻射監(jiān)測(cè)儀器。其主要用途有：一是制作工業(yè)γ放射源，用于密度測(cè)量、厚度測(cè)量、核輻射稱(chēng)重、卷煙密度測(cè)量、測(cè)井、煤炭勘探開(kāi)發(fā)等；二是醫(yī)用γ放射源，氯化銫注射液可用于心臟掃描，輔助診斷心肌梗死等病變，還可用來(lái)診斷甲狀腺腫瘤及癌癥治療；三是用于農(nóng)業(yè)及生物學(xué)，高活度銫-137源可用于輻照育種、輻照貯存食品、醫(yī)療器械的殺菌等；四是用于制作同位素電池和同位素?zé)嵩?；五是可作為核電站事故的信?hào)核素；六是可制成137Cs-137mBa放射性核素發(fā)生器。

危害有哪些

銫-137的性質(zhì)和大部分放射性核素的性質(zhì)相同，它可以長(zhǎng)期存在于環(huán)境中。但是這種長(zhǎng)期性和生態(tài)系統(tǒng)的特性有關(guān)，其決定因素在于土壤的性質(zhì)。相對(duì)于黏土含量較高的土壤或沉積物，通過(guò)土壤或沉積物內(nèi)部化學(xué)鍵的相互作用，能夠把銫-137牢牢地吸附住。在這種情況下，土壤就成了銫-137的儲(chǔ)存庫(kù)，動(dòng)植物也就只能吸收環(huán)境中非常少部分的銫。與之相反，某些砂性土壤對(duì)銫-137的固定能力差，因?yàn)樵谏靶酝寥乐嘘?yáng)離子交換容量有限，導(dǎo)致砂性土壤不能夠牢固地吸著銫-137。在這種情況下，就會(huì)有較多的銫-137被動(dòng)植物吸收，繼而在生態(tài)系統(tǒng)中長(zhǎng)期循環(huán)。

自然環(huán)境中的銫-137很容易進(jìn)入人體，其主要方式是通過(guò)食物鏈。銫-137被植物吸收，再通過(guò)食物鏈進(jìn)入動(dòng)物和人體內(nèi)。同樣，空氣中的銫-137經(jīng)呼吸道等途徑也可進(jìn)入動(dòng)物和人體內(nèi)。

銫-137對(duì)人體有損傷效應(yīng)，主要是因?yàn)樗プ兒笞兂?37mBa，137mBa會(huì)釋放γ射線(xiàn)，雖然其半衰期僅2.55分鐘，但是造成的損傷效應(yīng)卻非常大。其進(jìn)入人體后，主要滯留于骨骼和肌肉組織中，引發(fā)軟組織腫瘤導(dǎo)致癌癥，如甲狀腺癌、卵巢癌、乳腺癌、膀胱癌、膽管癌等。它對(duì)人體的慢性損傷還表現(xiàn)為各種組織和器官的炎癥性病變，最明顯的是肺部、胃腸道、泌尿道及生殖系統(tǒng)炎癥。當(dāng)人體攝入量超過(guò)0.25Gy時(shí)，將導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)和造血系統(tǒng)損傷，以及非正常生育乃至絕育；攝入量超過(guò)6Gy會(huì)致死。因此，銫-137對(duì)人體的輻射危害很大，我們應(yīng)對(duì)生物體內(nèi)的銫-137含量進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)管理和控制。

民眾該如何防范

為防范銫-137對(duì)人體的傷害，民眾可通過(guò)三種簡(jiǎn)單方法防范。一是盡量遠(yuǎn)離輻射源。劑量率與距離的平方成反比，即離輻射源越遠(yuǎn)，人員所受的危害也就越小。民眾可通過(guò)遠(yuǎn)離銫-137放射性核素，有效避免或減輕其對(duì)人體的傷害。二是盡量減少接觸輻射源的時(shí)間。人員所受到的累積劑量與受照射的時(shí)間是成正比的，減少停留時(shí)間就意味著人員受照射的劑量少，所受到的危害也小。因此，由于工作需要，需要接觸銫-137放射性核素時(shí)，應(yīng)盡可能地減少人體在該環(huán)境下暴露的時(shí)間，并做好劑量監(jiān)測(cè)，嚴(yán)禁超過(guò)控制劑量標(biāo)準(zhǔn)。三是采取有效的屏蔽措施。我們通常用鉛來(lái)作屏蔽，防止射線(xiàn)對(duì)生命體的傷害。在獲知環(huán)境中含有放射性物質(zhì)銫-137后，民眾應(yīng)利用口罩等就便防護(hù)器材進(jìn)行呼吸道防護(hù)，防止放射性核素進(jìn)入體內(nèi)，并及時(shí)進(jìn)入建筑物或其他相對(duì)封閉的空間，關(guān)閉門(mén)窗和通風(fēng)系統(tǒng)，避開(kāi)門(mén)窗等屏蔽差的部位進(jìn)行隱蔽。